русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Процессы в изолированной системе


Дата добавления: 2013-12-23; просмотров: 5435; Нарушение авторских прав


Условия самопроизвольного протекания процессов

Мы подошли к главному вопросу: как с помощью второго закона термодинамики предсказать возможность самопроизвольного процесса? В зависимости от условий, в которых протекает процесс, для этого используются различные функции. Рассмотрим три случая.

Подставляя в уравнение второго начала (1.25) величину dQ из уравнения первого начала (1.6), получим объединенное уравнение:

TdS ³ dU + PdV (1.31)

Напомним, что знак неравенства относится к необратимым самопроизвольным процессам. Внутренняя энергия изолированной системы постоянна (dU = 0) и объем постоянен (dV = 0). Следовательно:

dS ³ 0 (1.32)

Следовательно:

В изолированных системах самопроизвольно протекают процессы, сопровождающиеся увеличением энтропии. Когда энтропия достигнет максимального для данных условий значения, в системе установится состояние равновесия (dS=0).

Процессы при постоянных объеме и температуре

Введем новую термодинамическую функцию F, называемую изохорно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гельмгольца:

F = U - TS (1.33)

Продифференцируем это выражение:

dF = dU – TdS – SdT (1.34)

Из уравнения (1.34) найдем величину dU и подставим в объединенное уравнение первого и второго начала термодинамики (1.31):

TdS ³ dF+ TdS + SdT + PdV (1.35)

Из этого уравнения:

dF £ - SdT - PdV (1.36)

При постоянных температуре и объеме: dT = dV = 0. Тогда:

dF £ 0 (1.37)

Попрежнему знак неравенства относится к самопроизвольным необратимым процессам. Следовательно,

при постоянных объеме и температуре самопроизвольно могут протекать только процессы, сопровождающиеся уменьшением F, а достижение некоторого минимального при данных условиях значения F является условием равновесия.

Процессы при постоянных давлении и температуре



Для выяснения возможности самопроизвольного протекания изобарно-изотермических процессов применяется термодинами-ческая функция G, называемая свободной энергией Гиббса или изобарно-изотермическим потенциалом :

G = H – TS (1.38)

Учитывая уравнение (1.8):

G = U + PV – TS (1.39)

Дифференцируя это выражение получим:

dG = dU + PdV + VdP – TdS – SdT (1.40)

Найдем из уравнения (1.40) величину dU и подставим в (1.31):

dG £ – SdT + VdP (1.41)

При постоянных давлении и температуре

dG £ 0 (1.42)

При постоянных давлении и температуре самопроизвольно могут протекать только процессы, сопровождающиеся уменьшением G, пределом их протекания, т.е. условием равновесия является достижение некоторого минимального значения G.

Итак, мы установили условия самопроизвольного протекания процессов:

DS > 0 В изолированной системе

DF < 0 Изохорно-изотермические процессы

DG < 0 Изобарно-изотермические процессы

Предположим, мы хотим определить будет ли самопроизвольно протекать при стандартных условиях (Т = const= 298 К; Р= const = 1атм.) реакция синтеза аммиака:

N2 + 3 H2 = 2 NH3

Дифференцируем выражение (1.38) при постоянной температуре:

dG = dH – TdS (1.43)

Или для макропроцессов:

DG = DН – ТDS (1.44)

Этим уравнением широко пользуются для различных практических расчетов. Исходя из первого следствия закона Гесса (см. 1.4.3) находим DН0= –92,38 кДж/моль. В примере 3 (см. 1.5.4) мы уже нашли изменение стандартной энтропии в ходе этой реакции DS0= -195 Дж×К-1. По уравнению (1.44):

DG0 = - 92,38 – 298×(-195)×10-3 = - 34,27 кДж/моль

Таким образом, величина DG < 0, следовательно реакция может при данных условиях протекать самопроизвольно. Следует напомнить, что большинство химических реакций являются химически обратимыми, т.е. протекают одновременно в двух противоположных направлениях. Полученное нами отрицательное значение DG указывает на то, что самопроизвольно может протекатьпрямая реакция. Если в результате расчета величина DG оказывается положительной, это указывает на возможность самопроизвольного протекания обратной реакции.



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Изменение энтропии при различных процессах | Связь между изменением энергии Гиббса и константной равновесия


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.007 сек.